光纖著色工藝
分類： 生產(chǎn)流程 發(fā)布時(shí)間：22-03-21 瀏覽量：8125
一、著色定義
所謂著色就是在一次涂敷光纖外面再涂敷一層顏色涂料，其成分中含有光引發(fā)劑，能 夠吸收一定的紫外光產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使涂料由液態(tài)變成固態(tài)，從而緊密牢固的附著在光纖 上，以便于光纖的識(shí)別和接續(xù)。
原因：光纜結(jié)構(gòu)中的光纖根數(shù)已從每單元內(nèi)放置一根光纖,發(fā)展到放置 2、4、8、12、24、 48、144、288 等多根光纖，由于這一結(jié)構(gòu)上的變化,給光纖的接續(xù)和維護(hù)、查檢帶來(lái)了許多 不便，為便于光纖的標(biāo)記和識(shí)別,必須對(duì)光纖采取某種標(biāo)識(shí)方法，以便于人們對(duì)其進(jìn)行區(qū)分， 這一方法就是著色處理。
要求：對(duì)著色工藝要求是著色光纖顏色應(yīng)鮮明易區(qū)分，顏色層不易脫落，且與光纖阻水 油膏相容性要好，且著色層均勻，避免斷纖。
二、著色設(shè)備
光纖著色設(shè)備是由帶張力調(diào)節(jié)的放線單元（Pay-off）、靜電除塵器（離子化吹風(fēng)）、著 色模具、模座、壓力供料系統(tǒng)、紫外光固化爐、牽引、帶張力調(diào)節(jié)和自動(dòng)排線的光纖收線單 元（Take-up）和操作控制柜組成。
（1）紫外光固化爐（UV 固化裝置）
紫外光固化爐主要由反射板、爐體外殼、UV燈管和石英玻璃管等組成。為了提高UV固化 度，還設(shè)計(jì)了氮?dú)鉀_洗系統(tǒng)。其目的是使用惰性氣體沖洗UV光固化爐的石英玻璃管，防止氧 氣滲透到UV固化區(qū)域。氧氣接觸油墨將會(huì)弱化化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，從而增加固化時(shí)間，降低固化 的最大速度。
（2）UV 固化原理
在特殊配方的樹脂中加入光引發(fā)劑（或光敏劑），經(jīng)過(guò)吸收紫外線（UV）光固化設(shè)備中 的高強(qiáng)度紫外光后，產(chǎn)生活性自由基或離子基，從而引發(fā)聚合、交聯(lián)和接枝反應(yīng)，使樹脂(UV 涂料、油墨、粘合劑等)在數(shù)秒內(nèi)（不等）由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。(此變化過(guò)程稱之為＂UV 固 化＂)。
1、UV 燈管
UV燈的最大壽命一般為 800— 1000 小時(shí)，達(dá)到后即應(yīng)更換，因?yàn)榈酱藭r(shí)段的 UV 燈 所發(fā)射的紫外光線的強(qiáng)度變?nèi)?，?huì)影響固化效果。同時(shí)建議在使用期內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境(空氣 的含塵量)不同，在適當(dāng)時(shí)間用無(wú)水乙醇清潔燈管表面及反射罩表面的反射板，再將 UV 燈 管轉(zhuǎn) 90°。這樣有利于 UV 射線全部有效輻射到 UV 油墨或光油上，保證一定的穿透力。
2、反射罩
一般采用反射罩的是聚焦型。這種反射罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是反射的 UV 光線能量集中，光固 化的效率高，有利于著色油墨的固化。反射罩的反射功率達(dá) 80%以上。
3、石英玻璃管
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)已涂覆的光纖通過(guò)紫外固化爐時(shí)，為使其免受空氣污染和振動(dòng)， 通常使其穿過(guò)一根直徑大約為2CM的石英玻璃管。中心管的透射率在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)光纖固化 度的影響尤為重要，應(yīng)定期檢查、更換中心管。
三、著色過(guò)程
光纖由放線單元穩(wěn)定的放出，經(jīng)導(dǎo)輪到放線張力調(diào)節(jié)輪，隨時(shí)調(diào)節(jié)穩(wěn)定放線張力，使 光纖始終能在恒定的張力下進(jìn)行放線。在進(jìn)入著色模具前，光纖經(jīng)過(guò)離子化吹風(fēng)，以清除靜 電和灰塵，然后經(jīng)過(guò)合適的著色模（包括進(jìn)口模和出口模）。著色模模腔中充滿無(wú)氣泡的帶 有合適壓力的著色油墨，對(duì)通過(guò)的光纖進(jìn)行著色，已著色的光纖進(jìn)入有 N2保護(hù)的紫外光固 化爐，迅速進(jìn)行固化后。再經(jīng)牽引導(dǎo)輪和收線張力調(diào)節(jié)輪后上收線盤，收線裝置自動(dòng)完成收 排線，同時(shí)，離子化吹風(fēng)清除著色光纖表面的靜電和灰塵。
四、著色過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的幾種問(wèn)題
在著色過(guò)程中經(jīng)常遇到的質(zhì)量問(wèn)題主要有以下幾種：
（1）固化不好
（2）脫色（著不上色或顏色淡）
（3）著色后光纖衰減系數(shù)增大
4.1 固化不好
固化反應(yīng)進(jìn)行的充分與否是衡量工序質(zhì)量的最重要的依據(jù)。著色層的均勻性或固化好 壞，對(duì)避免光纖著色后衰減增大和溫度特性變壞是至關(guān)重要的。而影響其固化度的主要因素 有：氮?dú)饧兌炔粔蚧蛄髁窟^(guò)小、紫外光燈管功率不足、石英管或反光罩不清潔、車速過(guò)快、 燈管發(fā)光頻譜不匹配等。在這些因素中，尤其應(yīng)注意氮?dú)獾氖褂?，因?yàn)樵诠袒^(guò)程中，由于 氧氣會(huì)阻止液態(tài)油墨中高分子聚合物鏈的交聯(lián)，使油墨固化不完全，而氮?dú)獾淖饔檬歉艚^空 氣中的氧氣成分，其純度要保持在 99.9%以上，且流量應(yīng)控制在適當(dāng)范圍，過(guò)小的流量不能 安全阻隔氧氣，過(guò)大會(huì)產(chǎn)生真空效應(yīng)，反而將固化區(qū)進(jìn)口處的空氣吸進(jìn)來(lái)。當(dāng)然，氮?dú)膺^(guò)大 可能會(huì)造成光纖走向抖動(dòng)，衰減增加。實(shí)際生產(chǎn)中，使用氮?dú)鈺r(shí)不能用凈，應(yīng)使瓶?jī)?nèi)保持一 定壓力（1Mpa 以上），防止外界空氣混入影響純度。
4.2 光纖脫色
著色生產(chǎn)中另一個(gè)經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象是脫色。就是在著色后發(fā)現(xiàn)有不同長(zhǎng)度的本色光纖未上色，其長(zhǎng)度從幾厘米至幾公里不等。他通常又分成兩種情況：有規(guī)律或無(wú)規(guī)律。有規(guī)律的比如經(jīng)常在一盤光纖著色開始升速的過(guò)程中出現(xiàn)，經(jīng)常是在開始幾百米到一公里時(shí)發(fā)生。這 主要是由于升速度過(guò)快導(dǎo)致涂料在模口處來(lái)不及產(chǎn)生穩(wěn)定的回流，使光纖表面涂不上涂料， 這種現(xiàn)象與擠塑生產(chǎn)時(shí)的脫膠有些相像。而另一情況則是無(wú)規(guī)律地出現(xiàn)脫色，經(jīng)常是只有十 幾米至幾十米，而過(guò)后則又恢復(fù)正常。
對(duì)第一種情況（有規(guī)律），由于油墨是一種粘稠的膠體，且粘度會(huì)隨溫度和壓力的變化而相應(yīng)改變，我們知道，當(dāng)粘度越大時(shí)，膠體的流動(dòng)速率就越小，表面附著力就越大，當(dāng)光纖從?？谔幙焖僖苿?dòng)時(shí)，由于液面的粘滯，油墨并不跟光纖一起運(yùn)動(dòng)，而是保持相對(duì)靜止，這樣就造成了脫色。
因此我們可以通過(guò)找到速度與粘度的平衡點(diǎn)來(lái)克服這種現(xiàn)象的發(fā)生。在實(shí)際操作中，我們可以通過(guò)提高涂敷壓力、適當(dāng)提高涂敷溫度以降低油墨粘度或者降低速度（特別是升速快慢）來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。另外，有一點(diǎn)值得大家注意的是，由于油墨中的顏色顆粒是一種無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，其比重較大，當(dāng)油墨存放時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，容易發(fā)生沉淀分層現(xiàn)象。這會(huì)嚴(yán)重影響到油墨的粘度與色度均勻性，也會(huì)引起著不上色、深淺不一甚至導(dǎo)致光纖衰減超標(biāo)等一系列問(wèn)題，因此生產(chǎn)前一定要使油墨在 8rpm 的速度下經(jīng)過(guò) 4 小時(shí)以上的滾動(dòng)混合以保證其均勻性。
第二種情況（無(wú)規(guī)律）可能是由于光纖表面一次涂敷層外徑不均勻所致，也可能由于生產(chǎn)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，模具出口處堆積了一些多余的油墨，由于受到從固化爐擋板孔泄漏出的紫 外光照射，而導(dǎo)致部分固化產(chǎn)生較硬的顆?；蜉^粘稠的膠團(tuán)。這些顆粒或膠團(tuán)與剛剛從涂敷杯?？谕ㄟ^(guò)的光纖表面接觸，將尚未固化的油墨蹭掉，以致產(chǎn)生了脫色的現(xiàn)象。
由于這些顆?；蚰z團(tuán)并不是很牢固，與光纖接觸后就被破壞，所以瞬間就又恢復(fù)正常。這種情況在實(shí)際生產(chǎn)中較難避免，但可以采取在開始生產(chǎn)前先讓油墨先涌出一些，以破壞附 著在?？谔幍念w粒或膠團(tuán)，從而消除此現(xiàn)象。但是由于油墨本身粘度較大，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，出現(xiàn)油墨堆積的幾率會(huì)越來(lái)越大，因此建議在生產(chǎn)一定時(shí)間后(最長(zhǎng)不超過(guò)8小時(shí))，必須對(duì)模具進(jìn)行清洗，特別注意?？谖恢?。
4.3、著色固化度的檢驗(yàn)
著色光纖固化質(zhì)量很重要，檢驗(yàn)方法：取正常生產(chǎn)的≥2m的光纖樣品，將其一端固定， 用手沿水平方向拉住另一端，將蘸滿丙酮（酒精）的棉花擦拭光纖，盡量均勻的施加水平方向的力，擦拭一個(gè)來(lái)回算一次，共擦拭100次。取下棉花，檢查光纖表面有無(wú)著色層脫落，棉花表面有無(wú)染色現(xiàn)象，如沒有，則固化實(shí)驗(yàn)合格，如有著色層脫落或棉花表面有染色現(xiàn)象，則著色光纖固化質(zhì)量不合格，需查找原因并經(jīng)處理后，重新制作固化實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行檢查。也可以用專用的擦拭儀器檢查。
五、張力控制系統(tǒng)
張力系統(tǒng)：整個(gè)生產(chǎn)線以牽引為界分為兩個(gè)張力控制系統(tǒng)，即放線張力輪系統(tǒng)和收 線張力系統(tǒng)。
從放線單元至牽引為放線張力系統(tǒng)。此間的正常張力主要是放線張力加上過(guò)渡導(dǎo)輪和著色模的摩擦力組成，此系統(tǒng)的張力主要是穩(wěn)定工藝運(yùn)轉(zhuǎn)。
從牽引至收線單元為收線張力系統(tǒng)。此系統(tǒng)的張力由收線張力和過(guò)渡導(dǎo)輪摩擦力組成，其作用是穩(wěn)定工藝運(yùn)轉(zhuǎn)和保證收排線整齊。
穩(wěn)定適當(dāng)?shù)氖站€張力是必不可少的。張力過(guò)大，輕則引起光纖衰減增大，重則損傷光纖，造成次品或廢品；張力過(guò)小，則不利于排線，同時(shí)著色后的光纖易垮線，易在后道工序發(fā)生斷纖。
六、著色模具
著色模具是著色工藝中的關(guān)鍵部件，模具由專門廠家制造，必須選擇合適的著色模具。
1、模具太大會(huì)明顯增加著色層的厚度，引起材料消耗的增加，固化需要的能量和時(shí)間也相 對(duì)的增加，生產(chǎn)速度下降。還會(huì)引起光纖表面涂層應(yīng)力集中的現(xiàn)象明顯增加，從而導(dǎo)致光纖的衰減變化顯著增大。
2、模具太小，使著色難度增大，光纖與模具間摩擦的機(jī)會(huì)明顯增加，有可能刮傷光纖，而 且著色層太薄，顏色太淺，不利于區(qū)分。
3、全球最大的油墨生產(chǎn)廠家 DSM 推薦著色模具的直徑比需著色的光纖直徑大 10～15μm，著色層厚度以3～5μm為宜。本公司使用的著色磨具孔徑是260μm。
4、著色模具卸下，用酒精（丙酮）洗干凈，然后放入超聲波清洗機(jī)中清洗，最后將著色模具用壓縮空氣吹干，在顯微鏡下觀察著色模具清洗質(zhì)量，合格方能使用。
七、光纖盤具的握持方法
光纖在收線盤內(nèi)端留約 1～2 米測(cè)試端，并固定好光纖頭，光纖內(nèi)端應(yīng)用標(biāo)簽固定。
八、常見問(wèn)題排查
8.1? 著色前著色油墨的處理
著色用的油墨是紫外光固化油墨，是目前光纖著色用主流油墨。其主要成分為：丙烯酸鹽＋光固化劑＋顏料。由于顏料長(zhǎng)期存放會(huì)出現(xiàn)沉淀分層現(xiàn)象。因此，著色油墨在使用前， 應(yīng)在容器內(nèi)低速均勻的滾動(dòng)不小于4小時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí)，需在加熱到50℃的滾 動(dòng)裝置上低速均勻的滾動(dòng)不小于4小時(shí)。嚴(yán)禁使用時(shí)使勁搖動(dòng)，以防氣泡產(chǎn)生。
8.2? 著色環(huán)境溫度
著色工藝環(huán)境溫度為23±5℃。
8.3 ?收線盤的要求
收線盤不允許有任何損壞和變形，使用的周轉(zhuǎn)次數(shù)不能太多，一般周轉(zhuǎn)次數(shù)少于3次為宜。且收線盤內(nèi)壁邊緣和泡沫體之間不允許有明顯的縫隙存在，否則會(huì)導(dǎo)致光纖嵌入縫隙中，在后道工序放線時(shí)斷纖。
8.4 ?著色后的光纖要求
著色后的光纖需用 OTDR 對(duì)著色光纖的衰減及曲線進(jìn)行檢測(cè)；著色光纖的顏色必須保證鮮明、均勻、易于辨認(rèn)；排線必須整齊，無(wú)兩邊堆積、垮線、穿線等情況。
8.5 常見問(wèn)題排查
1、光纖無(wú)顏色或顏色不均勻：
（1）檢查供墨閥是否打開；
（2）檢查供墨系統(tǒng)是否有堵塞現(xiàn)象；
（3）排除供墨管中的氣泡；
（4）檢查模具是否堵塞。
（5）檢查油墨罐密封情況。
2、測(cè)試著色光纖曲線彎曲、衰減系數(shù)超標(biāo)：
（1）檢查模具與光纖對(duì)中；
（2）模具使用 是否正確；
（3）檢查模具是否堵塞；
（4）光纖經(jīng)由路徑上各部件是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常；
（5）收線 張力是否合適。
九、注意事項(xiàng)
（1）上班時(shí)，檢查每一個(gè)導(dǎo)輪，清洗輪槽中的雜物。
（2）為防止生產(chǎn)中紫外線照射，生產(chǎn)時(shí)需關(guān)閉固化爐快門
（3）在更換油墨顏色時(shí)，一定要清洗著色單元及模具并保證其清潔干燥。
（4）發(fā)現(xiàn)模具堵塞或發(fā)生斷纖的情況，應(yīng)清洗模具后方可繼續(xù)生產(chǎn)。
（5）著色結(jié)束時(shí)，應(yīng)將生產(chǎn)線速度以均勻的速率降低，而最終速度應(yīng)控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。
附：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（光纖全色譜）
| 序號(hào) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 顏色 | 藍(lán) | 橘 | 綠 | 棕 | 灰 | 白 | 紅 | 黑 | 黃 | 紫 | 粉紅 | 青綠 |
在不影響識(shí)別的情況下允許使用本色。
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